論文の概要: A Computation-Enhanced High-Dimensional Quantum Gate for Silicon-Vacancy Spins
- arxiv url: http://arxiv.org/abs/2409.11757v1
- Date: Wed, 18 Sep 2024 07:24:29 GMT
- ステータス: 処理完了
- システム内更新日: 2024-09-19 18:48:44.735439
- Title: A Computation-Enhanced High-Dimensional Quantum Gate for Silicon-Vacancy Spins
- Title（参考訳）: シリコン空力スピンのための計算強化高次元量子ゲート
- Authors: Gang Fan, Fang-Fang Du,
- Abstract要約: 高次元ヒルベルト空間における量子ゲートは、量子コンピューティングの速度を効果的に加速するための実行可能な経路を提供することができる。
本研究では,4つのシリコン空隙スピンに対する2量子4倍の4次元制御ノット (CNOT) ゲートを提案する。
- 参考スコア（独自算出の注目度）: 1.342834401139078
- License: http://creativecommons.org/licenses/by/4.0/
- Abstract: Qudit-based quantum gates in high-dimensional Hilbert space can provide a viable route towards effectively accelerating the speed of quantum computing and performing complex quantum logic operations. In the paper, we propose a 2-qudit $4\times4$-dimensional controlled-not (CNOT) gate for four silicon-vacancy spins, in which the first two electron-spin states in silicon-vacancy centers are encoded as the control qudits, and the other ones as the target qudits. The proposed protocol is implemented with assistance of an ancillary photon that serves as a common-data bus linking four motionless silicon-vacancy spins placed in four independent single-sided optical nanocavities. Moreover, the CNOT gate works in a deterministic manner by performing the relational feed-forward operations corresponding to the diverse outcomes of the single-photon detectors to be directed against the ancillary photon. Further, it can be potentially generalized to other solid-state quantum system. Under current technological conditions, both the efficiency and fidelity of the 2-qudit CNOT gate are high.
- Abstract（参考訳）: 高次元ヒルベルト空間における量子ゲートは、量子コンピューティングの速度を効果的に加速し、複雑な量子論理演算を実行するための実行可能な経路を提供することができる。
本稿では,シリコン空孔中心における電子スピン状態が制御量子ビットとして符号化され,他の電子スピン状態がターゲット量子ビットとして符号化された4つのシリコン空孔スピンのための2量子ビット4\times4$-dimensional Control-not (CNOT) ゲートを提案する。
提案プロトコルは4つの独立した光ナノキャビティに配置された4つの動きのないシリコン空隙スピンを連結する共通データバスとして機能する補助光子を用いて実装される。
さらに、CNOTゲートは、単光子検出器が補助光子に対して指向する様々な結果に対応するリレーショナルフィードフォワード操作を行うことにより、決定論的に機能する。
さらに、他の固体量子系にも一般化することができる。
現在の技術的条件下では、2量子CNOTゲートの効率性と忠実度は高い。
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